肺动脉高压(PH)与VEGF-A(血管内皮生长因子A)及其受体VEGFR2(血管内皮生长因子2)的表达增加有关,但VEGF-A信号的激活是否以及如何参与PH的发病机制尚不清楚。

2022年11月17日,中山大学陈样新,张峰及王景峰共同通讯在Circulation(IF=40)在线发表题为“Targeting VEGF-A/VEGFR2 Y949 Signaling-Mediated Vascular Permeability Alleviates Hypoxic Pulmonary Hypertension”的研究论文,该研究发现PH导致患者和缺氧小鼠的肺血管过度渗漏,这是由于过度激活的VEGF-A/VEGFR2 Y949信号轴。在低氧PH环境下,内皮细胞中Yes1和c-Src的激活以及随后的VE-cadherin磷酸化参与了VEGFR2 Y949诱导的血管通透性。Vefgr2Y949F点突变消除VEGFR2 Y949信号足以阻止肺血管通透性,抑制缺氧条件下平滑肌细胞巨噬细胞浸润和Rac1激活,从而缓解PH表现,包括远端肺小动脉肌化、右心室收缩压升高和右心室肥厚。

重要的是,该研究发现包括巨噬细胞在内的髓系细胞中的VEGFR2 Y949信号在缺氧诱导的血管异常和PH中是微不足道的,而且是可有可无的。与选择性堵塞VEGFR2 Y949信号相比,通过内皮条件删除VEGFR2而破坏整个VEGFR2信号,促进了PH的发展。总之,研究结果支持这样的观点:VEGF-A/VEGFR2 Y949依赖的血管通透性在PH的发病机制中是一个重要的决定因素,可能是该疾病有吸引力的治疗靶点途径。

肺高压(PH)是一组以肺血管功能障碍和右心衰为特征的高致死率疾病。它可能是由BMPR2基因变异、肺纤维化、左心疾病和许多其他病因引起的,通常与VEGF-A(血管内皮生长因子A)/VEGFR2(血管内皮生长因子2)表达增加有关。PH的病理生理学特征是血管细胞过度增殖和远端肺动脉异位平滑肌覆盖,导致血管壁增厚和闭塞。这些改变增加了肺血管阻力,从而导致肺动脉压力增加和右心室(RV)进行性肥厚。如果不及时治疗,患者将发展为不可逆的心力衰竭,从最初诊断开始的7年生存率<50%。尽管有一些具有血管舒张或抗血管增生作用的药物可用于治疗PH,但没有任何疗法能有效逆转或防止疾病的进展。

大量证据表明,在PH过程中,抑制血管平滑肌细胞(VSMCs)扩张的主要信号通路的活性。已有研究表明,异常的BMPR NOTCH或PDGFRβ信号通路通过使VSMC在肺迁移和增殖而导致PH小动脉。除了VSMCs中的这些内在途径外,人们越来越关注PH环境下不同细胞类型之间的非细胞自主调节。例如,在缺氧暴露的小鼠或PH患者中,巨噬细胞被募集到肺的血管周围空间,在那里它们为VSMCs产生PDGF-B等有丝分裂因子,并与VSMCs融合,促进远端肌肉化和PH的发展。肺泡巨噬细胞的减少可预防PH相关的肺血管病变。功能紊乱或受损的肺血管内皮细胞也被认为是PH发病的关键决定因素,因为它们产生过多的生长因子和其他介质,能够招募壁细胞和诱导增殖事件。

VEGF-A是健康和疾病中主要的血管生成生长因子。在与血管内皮细胞上的初级VEGFR2受体结合后,它诱导特定位点的VEGFR2酪氨酸磷酸化,并触发复杂的下游信号事件网络,这些事件对内皮细胞存活、增殖、迁移和通透性至关重要。VEGFR2的主要磷酸化位点是激酶活性所需的酪氨酸Y1054和Y1059,以及酪氨酸Y949(人体中Y951)、Y1173(人体中Y1175)和Y1212(人体中Y1214),这些酪氨酸在磷酸化时直接与不同的细胞内适配器蛋白结合,转导VEGF-A信号。

文章模式图(图源自Circulation )

Y1175的磷酸化和随后的PLCγ-ERK轴的激活是内皮细胞发育和增殖所必需的,而Y1214的磷酸化被描述为在内皮细胞迁移过程中通过招募NCK和通过激活GRB2/ERK和PI3K/AKT通路关键调节cdc42介导的前后极化。同时,磷酸化的Y949与适配器蛋白TSAD结合,诱导VE-钙粘蛋白磷酸化和内化,再加上VEGF诱导的连接位点肌动蛋白细胞骨架的重排,导致粘附连接的拆卸,最终导致血管渗漏。初步研究表明VEGF-A介导的通透性需要SFKs (Src家族激酶)c-Src和Yes,可能是因为它们在促进VE-钙粘蛋白磷酸化方面的活性。

人们早就认识到,在严重PH和慢性缺氧诱导的实验性PH患者中,VEGF-A及其受体的表达升高。因此,PH常被认为是一种促血管生成的肺血管疾病。然而,酪氨酸激酶抑制剂SU5416 (Sugen5416)或VEGFR2基因的遗传消融对VEGF-A/VEGFR2信号的抑制,已被证明会加重慢性缺氧引发的肺血管病变,从而导致血管闭塞性PH。尽管VEGFR2信号阻断对血管闭塞的影响被归因于肺内皮细胞死亡和随后的抗凋亡内皮细胞转化/增殖。激活的内皮细胞VEGF-A/VEGFR2信号通路是否以及如何在PH的发病机制中发挥作用仍有待研究。

在该研究中发现PH在人类患者和缺氧诱导的小鼠模型中都与VEGF-A诱导的血管泄漏有关。该研究使用了一个携带VEGFR2残基949酪氨酸到苯丙氨酸突变的小鼠模型,该模型特异性地灭活了Y949信号轴,以剖析血管通透性在PH的病理生物学中的作用,并解决VEGFR2效应的悖论。

该研究发现,VEGFR2 Y949F突变导致过度血管泄漏堵塞,并大大减少缺氧肺中的巨噬细胞浸润和平滑肌细胞(SMC) Rac1活性,最终缓解PH表型,而内皮中VEGFR2的缺失加重了缺氧PH。总之,该数据表明VEGF-A依赖的血管通透性在PH的病理发生中起着重要作用,可能是治疗干预的一个有价值的靶向途径。

参考消息:

https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/CIRCULATIONAHA.122.061900